水质工程学（下）课程设计
?X=Q(S0-S)
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Y=Q(X1-Xe)
1?Kd?c式中 X1——进水悬浮固体惰性部分（进水TSS-进水VSS）的浓度； X1=0.1-0.07=0.03(kg/L)
Xe——TSS的浓度。Xe=0.02kg/m3
故 ?X=3.3×104×(0.24-0.00962)× =1907.89(kg/d) 去除每kgBOD5产生的污泥量
1907.89?X==0.251(kgDs/BOD5)
Q?S0?Se?33000??0.24?0.03?0.55+3.3×104×(0.03-0.02)
1?0.055?30(4) 脱氮计算
①氧化的氨氮量。 假设总氮中非氨态氮没有硝酸盐的存在形式，而是大分子中的化合态氮，其在生物氧化过程中需要经过氨态氮这一形式。另外，氧化沟产生的生物污泥中含氮率为12.4%。则用于生物合成的总氮为： N0=0.124× = 0.124×
Y(S0?S)
1?Kd?c0.55?(240?9.62)
1?0.055?30 =5.93 (mg/L)
需要氧化的氨氮量为 N1=进水TKN-出水NH3-N-生物合成所需氮量N。 N1=50-15-5.93=29.07(mg/L) ② 脱氮量Nr。
需要的脱氮Nr=进水总氨氮-出水总氨氮-生物合成所需的氮量 =50-20-5.93=24.07(mg/L)
③ 碱度平衡。氧化1mgNH3-N所需消耗7.14mg/L碱度，每氧化1mgBOD5产生0.1mg/L碱度，每还原1mgNO3-N产生3.57 mg/L碱度。
剩余碱度 SALKI=原水碱度-硝化消耗碱度+反硝化产生碱度+氧化BOD5产生碱度 =280-7.14×29.07+24.07×0.1(2400-9.62) =181.4(mg/L)
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④ 计算脱氮所需池容V2及停留时间t2 脱氮率 qdn(t)=qdn(20)×1.08(T-20)
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14℃时qdn=1.08(14-20)×0.035=0.022 [kg还原的(NO3—N)/kgMLVSS] 脱氮所需的容积V2=
QNr33000?24.07==12035（m3） qdnXv0.022?3?1000停留时间 t2=
V212035==0.36d=8.75（h） Q33000(4) 氧化沟总容积V及停留时间t
V总=V1+V2=15778.9+12035=27813.7（m3） t=t1+t2=11.5+8.75=20.25（h） 校核污泥负荷 N=
33000?0.24=0.0949 （kgBOD5/kgVSS·d）
3?27813.7设计规程规定氧化沟负荷应为0.05-0.1kgBOD5/(kgVSS·d) (5) 需氧量计算
①设计需氧量AOR。氧化沟设计需氧量AOR=去除BOD5需氧量-剩余污泥中BOD5的需氧量+去除NH3-N耗氧量-剩余污泥中的NH3-N的耗氧量-脱氮产氧气量 去除BOD5需氧量D1 D1=a’Q(S0-S)+b’VX
式中 a’——微生物对有机底物氧化分解的需氧率，取0.52； b’ ——活性污泥微生物自身氧化的需氧率，取0.12。 D1=0.52×33000×(0.24-0.00962)+0.12×27813×3 =13966.3(kg/d)
剩余污泥BOD需氧量D2（用于合成的那一部分） D2=1.42△X=1.42×=1.42×
YQ?S
1?Kd?c0.55?33000?(0.24?0.00962)
1?0.055?30=2240.6(kg/d)
去除氨氮的需氧量D3 每kgNH3-N硝化需要消耗4.6kgO2
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D3=4.6×(进水TKN-出水NH3-N)=4.6×d.剩余污泥中NH3-N耗氧量D4 D4=4.6×0.124(污泥中含氮率)× =4.6×0.124× =900(kg/d)
e.脱氮产氧量D5 每还原1kgNO3-N产生2.86kgO2。 D5=2.86×
24.07×3300=2271.7(kg/d) 1000第 13 页 共 25 页
50?15×33000=5313(kg/d) 1000YQ?dS
1?Kd?c0.55?33000?(0.24?0.00962)
1?0.055?30f.总需氧量=13966.3-2240.6+5313-900-2271.7=13867(kg/d) 考虑安全系数1.4
AOR=1.4×13867=19413.8(kg/d) 校核去除每kgBOD5的需氧量=
19413.8=2.55(kgO2/kgBOD5)
33000?(0.24?0.00962)氧化沟设计规程规定在1.6-2.5 kgO2/kgBOD5。 ② 标准状态下需氧量SOR SOR=
????Cs?T??C??1.024?T?20?AOR?Cs?20?
式中 Cs(20)——20℃时氧的饱合度，取Cs(20)=9.17mg/L； Cs(25)——25℃时氧的饱合度，取Cs(25)=8.38 mg/L； C——溶解氧浓度； α——修正系数，取0.85； β——修正系数，取0.95； T——进水最高温度，℃；
所在地区实际气温0.921?105 ρ===0.909。
1.013?1051.031?105氧化沟采用三沟道系统，计算溶解氧浓度C按照外沟：中沟：内沟=0.2:1:2，充氧率分配按照外沟：中沟：内沟=65:25:10来考虑，则供氧气量分别为： 外沟道 AOR1=0.65AOR=0.65×19413.8=12618.97(kg/d)
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中沟道 AOR2=0.25AOR=0.25×19413.8=4853.45(kg/d) 内沟道 AOR3=0.1AOR=0.1×19413.8=1941.38(kg/d) 各沟道标准需氧量分别为： SOR1=
12618.97?9.17?25?20? 0.85?0.95?0.909?8.38?0.2??1.024第 14 页 共 25 页
=17183.6(kgO2/d)=715(kgO2/h) SOR2=
4853.45?9.17
0.85?0.95?0.909?8.38?0.2??1.024?25?20? =6516.84(kgO2/d)=271.5(kgO2/h) SOR3=
1941.38?9.17?25?20? 0.85?0.95?0.909?8.38?0.2??1.024 =3552.35(kgO2/d)=148(kgO2/h) 总标准需氧量 SOR= SOR1+ SOR2+ SOR3 =17183.6+6516.48+3552.35 =27252.43(kgO2/d)=1135.5(kgO2/h) 校核去除每1kg BOD5的标准需氧量=
27252.43 ?33000??0.24?0.00962 = 3.58(kgO2/kgBOD5) （6）氧化沟尺寸计算 氧化沟容积为V=27813.7m3
氧化沟弯道部分按总容积的80%考虑，直线部分按总容积的20%考虑。 V弯=0.8×27813.7=22250.96(m3) V直=0.2×27813.7=5562.74(m3)
氧化沟有效水深取h=4.5m,超高0.5m，外、中、内三沟道之间的隔墙厚度为0.25m。 A弯=
V弯hV直h=
22250.96=4944.7（㎡） 4.555762.74=1236.16（㎡ 4.5A直==
直线段长度L。取外、中、内沟道宽度分别为13、12、12m。
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则 L=
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A直2?B1?B2?B3?=
1236.16=16.7(m)
2?(12?12?13)② 中心岛半径r
A弯=A外+A中+A内 （式中所指面积为各沟道弯道面积） 4944.7=(r+12+0.25+12+0.25+×2π×12
r=2.512(m) 取r=2.5m。 校核各沟道比例
131212)×2π×13+(r+12+0.25+)×2π×12+(r+) 222??13??外沟道面积＝?13?16.7??2.5?12?0.25?12?0.25???3.14?13??2
2???? ＝3169.4(㎡)
??12??中沟道面积＝?12?16.7??2.5?12?0.25???3.14?12??2
2???? ＝1964.52(㎡)
??12??内沟道面积＝?12?16.7??2.5???3.14?12??2
2???? ＝1041.6(m2) 外沟道所占总面积的比例＝
3169.14×100
3169.14?1964.52?1041.361964.52×100
3169.14?1964.52?1041.361041.36×100
3169.14?1964.52?1041.36 =51.3% 中沟道所占总面积的比例＝
=31.8%
内沟道所占总面积的比例＝
=16.8%
基本符合orbal氧化沟各沟道容积比（一般为50:33:17左右）。 （7）进出水管及调节堰计算 ①进出水管
污泥回流比R=100%，进出水管流量Q=33000m3/d=0.382m3/s；进出水管控制流速v